( 2,5 pontos) Uma coluna de destilação é alimentada com 100 kmol / h de uma mistura contendo 20% molar de hexano e 80% molar em octano. Serão obtidas duas correntes ricas em hexano: uma de topo com 98 % em hexano e uma intermediária com 80 % em hexano, sendo a intermediária com o dobro de vazão da corrente de topo. Desenvolver o balanço para a unidade, sabendo que apenas 5 % do hexano alimentado sairá pelo fundo da coluna.

Passo 1

O enunciado descreve uma coluna alimentada com uma corrente de fluxo F=100 kmol/h contendo 20% molar de hexano e 80% molar de octano. Há três correntes de saída:
– Destilado (topo) com fração molar de hexano xD=0,98 e vazão D (kmol/h).
– Corrente intermediária com fração molar de hexano xS=0,80 e vazão S (kmol/h), sabendo-se que S=2D.
– Fundo com vazão B (kmol/h), sendo que apenas 5% do hexano alimentado sai neste fundo.
Conteúdo: balanços global e de componentes para determinar D, S e B.

Passo 2

Definimos as variáveis e quantidades conhecidas:
F=100 kmol/h, zF=0,20 (fração molar de hexano na alimentação).
– Fluxo de hexano na alimentação
HF = zF,F = 0,20 times 100 = 20 kmol/h
– Fração de hexano no fundo: HB = 0,05,HF = 1 kmol/h.
– Frações de hexano nas saídas: xD=0,98, xS=0,80.
– Relação entre as vazões de topo e intermediária: S=2D.
– Vazão de fundo pela equação global:
B = F - D - S = 100 - D - 2D = 100 - 3D

Passo 3

Escrevemos o balanço de hexano (componente leve):
HF = HD + HS + HB,
onde
HD = xD,D, HS = xS,S, HB = 1 kmol/h
Substituindo HF=20, S=2D, xD=0,98 e xS=0,80, temos
20 = 0,98,D + 0,80,(2D) + 1

Passo 4

Resolvendo a equação de hexano:
20 = 0,98,D + 1,60,D + 1 Longrightarrow 20 - 1 = 2,58,D Longrightarrow D = 192,58approx 7,36 kmol/h
Em seguida,
S = 2D approx 2times7,36 = 14,72 kmol/h,
B = 100 - D - S approx 100 - 7,36 - 14,72 = 77,92 kmol/h

Resposta

Distilado (topo): Dapprox7,36 kmol/h
Corrente intermediária: Sapprox14,72 kmol/h
Fundo: Bapprox77,92 kmol/h

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